CN110301916A - 一种用于引导聚焦超声诊治脑病的磁共振成像线圈装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于引导聚焦超声诊治脑病的磁共振成像线圈装置，包括固定线圈单元，固定线圈单元包括半筒状的线圈固定架，线圈固定架的筒壁内设置有下部线圈安装腔，下部线圈安装腔内设置有第二鸟笼射频发射线圈和第二多通道阵列接收线圈，还包括柔性线圈单元，柔性线圈单元包括绝缘隔热布套，绝缘隔热布套内设置有上部线圈安装腔，上部线圈安装腔内设置有第一鸟笼射频发射线圈和第一多通道阵列接收线圈，线圈固定架和绝缘隔热布套之间通过魔术贴连接。本发明结构简单、使用方便，兼顾聚焦超声头罩的正常工作，线圈更接近于患者的头部，独立发射和接收工作模式，射频信号激发更均匀、填充因子和接收灵敏度更高、磁共振成像引导与定位更精确。

Description

一种用于引导聚焦超声诊治脑病的磁共振成像线圈装置

技术领域

本发明涉及聚焦超声波用于脑疾病临床诊断、治疗及其相关医疗器械等领域，具体涉及到一种用于引导聚焦超声诊治脑病的磁共振成像线圈装置。

背景技术

磁共振成像具有无辐射、非侵入、无损伤、多图像类型和高影像对比度等特点，应用于人体内部结构使其在医学临床诊断普及与广泛。尽管利用超极化¹²⁹Xe气或者³He气作为造影剂的气体磁共振成像方法能够“点亮”肺部，而且它们的核自旋极化度不依赖于磁共振成像仪的磁场，但是，通常利用质子成像的方法与磁场强度相关，在更高的磁场环境中有着更高的影像分辨率和更好的成像质量。因此，医院里临床诊断疾病的仪器也从通用的1.5T到现在普及使用的3.0 T医用磁共振成像仪、逐渐地向更高磁场的方向发展。

成像线圈装置是磁共振成像仪的最关键部件之一，用于发射射频信号和接收磁共振信号，从而获得多维度、高信噪比的磁共振影像。传统磁共振线圈用于对患者待检测人体、头部、颈部、（手、腕、肩、膝等）关节等进行扫描，可以获取待检测部位在磁共振扫描下的清晰影像，为临床医学提供组织或者功能的信息。

当磁共振成像引导聚焦超声波用于人体内部病灶治疗时，需要利用磁共振成像仪进行精确定位，以及依赖于实时磁共振测温和功能检测。但是，吻合人体脑部的半球形、头罩状多元相控探头通常体积相对较大，例如，InSightec公司的临床医疗仪器tcMRgFUS（transcranial magnetic resonance imaging-guided focused ultrasound，经颅磁共振成像引导聚焦超声）设计其在商用人体磁共振成像仪内使用，通常地，人体磁共振成像仪内的成像线圈装置与磁体固定、封装在一起。因为在较大直径人体成像线圈中心放置较小尺寸的聚焦超声多元相控探头头罩（简称聚焦超声头罩），使得人体脑部病灶的磁共振成像定位会产生有一定偏差。而商用头部磁共振成像仪的成像线圈装置能够很好地直接吻合人体头部，定位准确度更高，但是，由于聚焦超声头罩的尺寸、形状、引线等问题，不能直接放置其内使用。通过将人体磁共振成像仪与头部磁共振成像仪对于人体内部病灶或者治疗后热消熔的定位点进行比较，两者之间会有几个毫米的差距。这样，在进行经颅磁共振成像引导聚焦超声波束诊治人体脑部疾病时，只能依赖于医生的经验进行判断和处理，由此增加了一些临床诊断的误差与手术的风险。因此，迫切地需要发展新的磁共振成像线圈方法和装置，在利用人体磁共振成像仪的同时，进一步减少或者消除这种微小的差异，使得磁共振成像引导或者定位更加精确、监测脑部功能变化更加真实、聚焦超声波束诊治人体脑部疾病更加可靠。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种用于引导聚焦超声诊治脑病的磁共振成像线圈装置，解决由于使用人体磁共振成像仪而造成的定位脑部病灶偏差、图像清晰度不够等问题，使得磁共振成像在聚焦超声波诊治脑疾病的过程中能够更加精准地定位和引导。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种用于引导聚焦超声诊治脑病的磁共振成像线圈装置，包括固定线圈单元，所述的固定线圈单元包括半筒状的线圈固定架，线圈固定架的筒壁内设置有下部线圈安装腔，下部线圈安装腔内设置有第二鸟笼射频发射线圈和第二多通道阵列接收线圈，

还包括柔性线圈单元，柔性线圈单元包括半筒状的绝缘隔热布套，绝缘隔热布套内设置有上部线圈安装腔，上部线圈安装腔内设置有第一鸟笼射频发射线圈和第一多通道阵列接收线圈，

线圈固定架和绝缘隔热布套之间通过魔术贴连接。

如上所述的下部线圈安装腔和上部线圈安装腔均为半筒状，第二鸟笼射频发射线圈和第二多通道阵列接收线圈依次自下部线圈安装腔的外侧至内侧叠放设置；第一鸟笼射频发射线圈和第一多通道阵列接收线圈依次自上部线圈安装腔的外侧至内侧叠放设置。

如上所述的线圈固定架固定在固定线圈保护外壳上。

如上所述的第二鸟笼射频发射线圈和第二多通道阵列接收线圈均整体呈半筒状；所述的第一鸟笼射频发射线圈和第一多通道阵列接收线圈均整体呈半筒状。

如上所述的柔性线圈单元上设置有与眼睛、鼻子、嘴巴和耳朵位置对应的眼睛贯通孔、鼻子贯通孔、嘴巴贯通孔和耳朵贯通孔。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

使用固定线圈单元包括第二鸟笼射频发射线圈和第二多通道阵列接收线圈，柔性线圈单元包括第一鸟笼射频发射线圈和第一多通道阵列接收线圈，对应两组发射线圈和接收线圈，兼顾了聚焦超声头罩的正常工作，柔性线圈单元设计有露出患者眼睛、鼻子、嘴巴和耳朵的多孔，能够简单、方便地合上或者开启，工作时固定线圈单元与柔性线圈单元共同组合成一个圆筒形磁共振成像线圈装置，圆筒形磁共振成像线圈装置内壁密切贴合聚焦超声头罩和可拆卸式头颈部固定框架，使得固定线圈单元和柔性线圈单元内的鸟笼射频发射线圈和多通道阵列接收线圈更加接近于患者的头部，采用独立发射、独立接收的工作模式，具有射频信号激发更加均匀、填充因子高、接收灵敏度更高、磁共振成像引导和定位更精确等特点。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图，其中（a）为侧视图，（b）为正视剖面图。

图中：1-固定线圈单元；2-柔性线圈单元；3-第一鸟笼射频发射线圈；4-第一多通道阵列接收线圈；5-线圈固定架；6-第二鸟笼射频发射线圈；7-第二多通道阵列接收线圈；8-线圈控制电缆接头；9-超声聚焦控制电缆接头；10-循环水管道接头；11-固定线圈保护外壳；12-绝缘隔热布；21-第一魔术贴；22-第二魔术贴；23-第三魔术贴；24-第四魔术贴。

图2为本发明与可安装聚焦超声头罩31、可拆卸式头部固定框架32和颈部固定架33之间的位置关系示意图，其中（a）为侧视图，（b）为正视剖面图。

图中：1-固定线圈单元；2-柔性线圈单元；3-第一鸟笼射频发射线圈；4-第一多通道阵列接收线圈；5-线圈固定架；6-第二鸟笼射频发射线圈；7-第二多通道阵列接收线圈；8-线圈控制电缆接头；9-超声聚焦控制电缆接头；10-循环水管道接头；11-固定线圈保护外壳；12-绝缘隔热布；21-第一魔术贴；22-第二魔术贴；23-第三魔术贴；24-第四魔术贴；31-超声聚焦头罩；32-头部固定框架；33-颈部固定架。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1:

一种用于引导聚焦超声诊治脑病的磁共振成像线圈装置，包括固定线圈单元1，所述的固定线圈单元1包括半筒状的线圈固定架5，线圈固定架5的筒壁内设置有下部线圈安装腔，下部线圈安装腔内设置有第二鸟笼射频发射线圈6和第二多通道阵列接收线圈7，

还包括柔性线圈单元2，柔性线圈单元2包括半筒状的绝缘隔热布套12，绝缘隔热布套12内设置有上部线圈安装腔，上部线圈安装腔内设置有第一鸟笼射频发射线圈3和第一多通道阵列接收线圈4，

线圈固定架5和绝缘隔热布套12之间通过魔术贴连接。

下部线圈安装腔和上部线圈安装腔均为半筒状，第二鸟笼射频发射线圈6和第二多通道阵列接收线圈7依次自下部线圈安装腔的外侧至内侧叠放设置；第一鸟笼射频发射线圈3和第一多通道阵列接收线圈4依次自上部线圈安装腔的外侧至内侧叠放设置。

线圈固定架5固定在固定线圈保护外壳11上。

第二鸟笼射频发射线圈6和第二多通道阵列接收线圈7均整体呈半筒状；所述的第一鸟笼射频发射线圈3和第一多通道阵列接收线圈4均整体呈半筒状。

本实施例中，魔术贴包括第一魔术贴21、第二魔术贴22、第三魔术贴23和第四魔术贴24。第一魔术贴21和第二魔术贴22成对使用，第三魔术贴23和第四魔术贴24成对使用。第一魔术贴21和第三魔术贴23设置在柔性线圈单元2两侧，第二魔术贴22和第四魔术贴24设置在固定线圈单元1两侧。

线圈固定架5的内侧设置聚焦超声头罩31、可拆卸式头部固定框架32和颈部固定架33。聚焦超声头罩31、可拆卸式头部固定框架32和颈部固定架33位于固定线圈单元1和柔性线圈单元2围成的圆筒形装置内部。

固定线圈保护外壳11上设置有线圈控制电缆接头8、超声聚焦控制电缆接头9、循环水管道接头10。第一鸟笼射频发射线圈3、第二鸟笼射频发射线圈6、第二鸟笼射频发射线圈6和第二多通道阵列接收线圈7分别与线圈控制电缆接头8连接，超声聚焦控制电缆接头9与聚焦超声头罩31连接，循环水管道接头10与聚焦超声头罩31内的硅胶套连接。

工作时，让柔性线圈单元2覆盖在聚焦超声头罩31、可拆卸式头部固定框架32和颈部固定架33之上，由第一魔术贴21和第二魔术贴22、第三魔术贴23和第四魔术贴24成对使用，将柔性线圈单元2与固定线圈单元1连接起来，并且它们共同构成圆筒形装置，这时，固定线圈单元1里的第二鸟笼射频发射线圈6和第二多通道阵列接收线圈7也分别与柔性线圈单元2里的第一鸟笼射频发射线圈3和第二多通道阵列接收线圈4自然地构成两个圆筒形，本发明装置的特点在于第一鸟笼射频发射线圈3、第二鸟笼射频发射线圈6、第二鸟笼射频发射线圈6和第二多通道阵列接收线圈7是独立的四组线圈，分别与线圈控制电缆接头8内部相连接。

其工作过程为：

当需要进行磁共振成像引导聚焦超声诊治人体脑疾病时，将磁共振成像仪器、超声聚焦仪器、超声聚焦仪器纯水控制器分别与线圈控制电缆接头8、超声聚焦控制电缆接头9、循环水管道接头10的外部进行连接。让患者戴上头部固定框架32和颈部固定架33，并躺在磁共振成像扫描床上的本发明的固定线圈单元1的线圈固定架5内侧半圆筒上，安装好聚焦超声头罩31，然后，将柔性线圈单元2覆盖在聚焦超声头罩31、可拆卸式头部固定框架32和颈部固定架33之上，使用第一魔术贴21、第二魔术贴22、第三魔术贴23和第四魔术贴24，将柔性线圈单元2与固定线圈单元1连接起来，当柔性线圈单元2安装在患者前面部时，其完整地覆盖患者头部，柔性线圈单元2上设置有与眼睛、鼻子、嘴巴和耳朵位置对应的眼睛贯通孔、鼻子贯通孔、嘴巴贯通孔和耳朵贯通孔，仅露出眼睛、鼻子、嘴巴和耳朵，方便于在聚焦超声诊治脑病过程中医生与患者之间的交流。固定线圈单元1里的第二鸟笼射频发射线圈6和第二多通道阵列接收线圈7分别与柔性线圈单元2里的第一鸟笼射频发射线圈3和第二多通道阵列接收线圈4自然地构成两组发射接收线圈。这时，工作人体磁共振成像仪器，利用第二鸟笼射频发射线圈6和第一鸟笼射频发射线圈3发射射频信号，以及第二多通道阵列接收线圈7和第二多通道阵列接收线圈4接收磁共振信号或者磁共振成像信号，当完成磁共振成像引导聚焦超声诊治结束后，按照上述操作的相反步骤，依次将第一魔术贴21与第二魔术贴22分离、第三魔术贴23与第四魔术贴24分离、取下柔性线圈单元2、聚焦超声头罩31，让患者离开固定线圈单元1，取下可拆卸式头部固定框架32和颈部固定架33。

针对聚焦超声诊断和治疗的配套磁共振成像，本发明提出一种用于引导聚焦超声诊治脑病的磁共振成像线圈装置，其特点在不改变人体磁共振成像仪的情况下，仅仅在其磁场中心位置附加一个自制的、吻合于聚焦超声头罩和头部固定框架两者的圆筒形磁共振成像线圈装置，其结构为组合式，部分为固定线圈单元，使用时直接先安装在磁共振成像移动床上，然后将聚焦超声头罩、头部固定框架和颈部固定架安装在其上面，另外部分为柔性线圈单元，当患者头部戴上头部固定框架、硅膜，躺到磁共振成像扫描床上并将硅膜连接到聚焦超声头罩，这时，患者的头部自然位于本发明的固定线圈单元上，然后，将本发明的柔性线圈单元安装在患者前面部，其完整地覆盖患者头部，仅露出眼睛、鼻子、嘴巴和耳朵。本发明一种用于引导聚焦超声诊治脑病的磁共振成像线圈装置采用独立发射、独立接收的工作模式，在柔性单元和固定单元里各自包括有多通道阵列发射线圈和表面接收线圈，固定线圈单元1和柔性线圈单元2里的第二鸟笼射频发射线圈6和第一鸟笼射频发射线圈3共同构成发射线圈，固定线圈单元1和柔性线圈单元2里的第二多通道阵列接收线圈7和第一多通道阵列接收线圈4共同构成磁共振信号接收线圈。本发明使用方便，具有激发均匀、填充因子高、接收灵敏度高等特点，减小了由于使用人体磁共振成像仪而造成的定位脑部病灶偏差等问题，同时也提高了图像清晰度，使得磁共振成像在聚焦超声波诊治脑疾病的过程中能够更加精准地定位、引导，以及监测人体脑部病灶部位的功能变化。

实施例2：

本发明一种用于引导聚焦超声诊治脑病的磁共振成像线圈装置，针对患者的具体使用之前，需要将固定线圈单元1安装在磁共振成像仪器的扫描床上，磁共振成像仪器、超声聚焦仪器、超声聚焦仪器纯水控制器分别与线圈控制电缆接头8、超声聚焦控制电缆接头9、循环水管道接头10进行连接起来。

第一鸟笼射频发射线圈3，使用柔性电路基板制作的线圈，与第一多通道阵列接收线圈4外内叠层设置，工作时与第二鸟笼射频发射线圈6共同构成圆筒形发射射频信号。

第一多通道阵列接收线圈4，也是使用柔性电路基板制作的线圈，并且与第一鸟笼射频发射线圈3内外叠层设置，工作时与第二多通道阵列接收线圈7共同构成圆筒形接收磁共振信号。

线圈固定架5，由光敏材料3D打印制作，结构为半环形，也作为线圈的部分保护外壳，其内侧半环形设置有用于固定聚焦超声头罩31、可拆卸式头部固定框架32和颈部固定架33的固定座。

第二鸟笼射频发射线圈6和第二多通道阵列接收线圈7，结构和装配方式都类同于第一鸟笼射频发射线圈3、第一多通道阵列接收线圈4。

线圈控制电缆接头8，材质为无磁性材料，优选铜或者银，内部分别与第一鸟笼射频发射线圈3、第二鸟笼射频发射线圈6、第二鸟笼射频发射线圈6和第二多通道阵列接收线圈7相连接，外部与磁共振成像仪器相连接，为第二鸟笼射频发射线圈6和第一鸟笼射频发射线圈3提供射频激励信号、进行幅度和相位调制，为第二多通道阵列接收线圈7和第一多通道阵列接收线圈4提供磁共振信号或者磁共振成像信号的接收通道。

超声聚焦控制电缆接头9，材质为无磁性材料，优选铜或者银，与超声聚焦仪器的聚焦超声多元相控探头连接，为超声聚焦头罩提供电功率、信号调制与控制等。

循环水管道接头10，材质为无磁性材料，优选铜，双管连接设计，内部与超声聚焦头罩的硅胶膜套连接、外部与超声聚焦仪器纯水控制器连接，用于超声聚焦工作时的纯水循环通道连接。

固定线圈保护外壳11，由无磁性的Polyjet光敏树脂材料3D打印，用于放置线圈固定架5，保护第二鸟笼射频发射线圈6和第二多通道阵列接收线圈7，同时也与线圈固定架5连接成为一个整体固定支架，工作时，线圈固定架5的半环内侧放置超声聚焦头罩31、头部固定框架32和颈部固定架33，固定线圈保护外壳11固定在磁共振成像扫描床上，固定线圈保护外壳11上固定有第二魔术贴22和第四魔术贴24。

绝缘隔热布12，绝缘隔热布，材质为聚四氟乙烯涂层高温布，可耐360°C高温、柔软性良好，具有良好的电气绝缘性。绝缘隔热布12缝制在柔性线圈单元内外面，其作用为保护内部的第一鸟笼射频发射线圈3和第二多通道阵列接收线圈4，避免意外线圈损坏、电路短路等故障，绝缘隔热布12外表面上缝制第一魔术贴21和第三魔术贴23。

魔术贴为医用弹力尼龙搭扣，第一魔术贴21与第二魔术贴22成对使用，第三魔术贴23和第四魔术贴24一起使用，当需要进行磁共振成像引导聚焦超声诊治脑病时，四个魔术贴的共同作用，将柔性线圈单元2与固定线圈单元1连接起来、合二为一，使得柔性线圈单元2与固定线圈单元1共同构成一个圆筒形磁共振成像线圈装置。

超声聚焦头罩31包括聚焦超声多元相控探头和循环纯水的硅胶膜套、头部固定框架32和颈部固定架33都为可拆卸式，均为非本发明所改进的设备，但是，本发明装置设计中考虑了它们的结构、尺寸、功能，以及实施中进行配套使用等。

其他与实施例1相同。

本发明说明书中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充、或者采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种用于引导聚焦超声诊治脑病的磁共振成像线圈装置，包括固定线圈单元（1），其特征在于，所述的固定线圈单元（1）包括半筒状的线圈固定架（5），线圈固定架（5）的筒壁内设置有下部线圈安装腔，下部线圈安装腔内设置有第二鸟笼射频发射线圈（6）和第二多通道阵列接收线圈（7），

还包括柔性线圈单元（2），柔性线圈单元（2）包括半筒状的绝缘隔热布套（12），绝缘隔热布套（12）内设置有上部线圈安装腔，上部线圈安装腔内设置有第一鸟笼射频发射线圈（3）和第一多通道阵列接收线圈（4），

线圈固定架（5）和绝缘隔热布套（12）之间通过魔术贴连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于引导聚焦超声诊治脑病的磁共振成像线圈装置，其特征在于，所述的下部线圈安装腔和上部线圈安装腔均为半筒状，第二鸟笼射频发射线圈（6）和第二多通道阵列接收线圈（7）依次自下部线圈安装腔的外侧至内侧叠放设置；第一鸟笼射频发射线圈（3）和第一多通道阵列接收线圈（4）依次自上部线圈安装腔的外侧至内侧叠放设置。

3.根据权利要求1所述的一种用于引导聚焦超声诊治脑病的磁共振成像线圈装置，其特征在于，所述的线圈固定架（5）固定在固定线圈保护外壳（11）上。

4.根据权利要求1所述的一种用于引导聚焦超声诊治脑病的磁共振成像线圈装置，其特征在于，所述的第二鸟笼射频发射线圈（6）和第二多通道阵列接收线圈（7）均整体呈半筒状；所述的第一鸟笼射频发射线圈（3）和第一多通道阵列接收线圈（4）均整体呈半筒状。

5.根据权利要求1所述的一种用于引导聚焦超声诊治脑病的磁共振成像线圈装置，其特征在于，所述的柔性线圈单元（2）上设置有与眼睛、鼻子、嘴巴和耳朵位置对应的眼睛贯通孔、鼻子贯通孔、嘴巴贯通孔和耳朵贯通孔。